小渦輪大能量！

反向旋轉設計讓微型風力發電效率飆升37%

【IE 網7月4日報道】

研究人員采用了一種稱為立體粒子圖像測速技術，深度解析渦輪機間的流場相互作用機制。

研究人員發現，兩個微型反向旋轉風力渦輪機協同工作時，發電量較單臺渦輪機提升37% 。

這一發現可能為分散式供電提供更高效解決方案，可廣泛應用于遠程環境傳感器、個人電子設備等場景。

當人們普遍將風力發電與大型渦輪機聯系起來時，研究團隊卻專注于直徑小于 200 毫米的微型風力渦輪機潛力研發。

這些微型發電裝置對依賴遠程技術的領域中至關重要，應用實例包括監測北極氣候變化的傳感器，以及為智能農業提供動力的物聯網設備。

但傳統上，其小型化設計意味著氣動效率較低且單位千瓦成本較高，這限制了其應用范圍。

挖掘潛在的 "扭轉" 優勢

吸收到血液循環的水引起血液滲透壓改變、電解質紊亂和組織損害；最后造成呼吸停止和心臟停搏而死亡。

團隊對微型渦輪機對交互作用的研究，為其能量最大化收集帶來了希望。

研究團隊采用立體粒子圖像測速技術（一種利用激光和示蹤粒子實現氣流可視化的三維映射方法），分析了前置渦輪產生的尾流。

科學家利用先進成像技術解析微型風力渦輪機產生的尾流（湍流）。發現其蘊含大量常被損耗的旋轉能量。

但若在距離第一個渦輪 12 倍半徑的位置，直接在其后方放置第二個反向旋轉渦輪，這種旋轉能量即可被捕獲并轉化為額外電能。

"令人驚訝的是，反向旋轉布局始終優于同向旋轉布局 —— 即便在短距離情況下，此時尾流高度湍急，能量回收極具挑戰性，" 該研究作者米夏埃爾?佩雷拉（Micha?l Pereira）表示。

這種性能提升的關鍵在于小型渦輪機的獨特物理特性。其以較低速度運行但扭矩更高，會對風施加獨特的 "扭轉" 效應，而專門設計的下游渦輪可利用這一效應。

為關鍵基礎設施提供彈性電力

這一突破為緊湊型風能系統的設計提供了全新視角。

"這表明，類比于噴氣發動機的多級渦輪結構，微型風力渦輪機也可通過下游結構的定制設計實現增效 —— 不僅利用風的推力，還能捕獲氣流的扭轉能量，" 佩雷拉總結道。

研究人員希望其發現能推動微型可再生能源領域的創新，使其成為脫離傳統電網實現廣泛應用的更可行選擇。

采用這種串聯設計的微型渦輪機系統，可為關鍵基礎設施、離網社區及移動應用（如無人機充電站或野外機器人）提供彈性電力。

本研究為優化系統設計提供了實驗基礎，重點探究轉子葉尖速比和間距參數的影響機制。

編譯: 孫桂林（新能源部）

審校: 陳 晴（新能源部）

編輯: 孫桂林（新能源部）